Personaliseret præstationsoptimeringsplatform (P-POP)

1. Baggrund og betydning

   Besætninger af fremtidige efterforskningsmissioner med langvarig plads til langvarig er nødt til at klare en lang række stressfaktorer, der udgør betydelige udfordringer for at opretholde optimal ydelse. Besætninger bliver nødt til at operere under forhold med høj arbejdsbyrde, reduceret søvn og døgndysregulering, begrænset sensorisk stimulering, indeslutning og udvidet adskillelse fra familie og venner [5] og kommunikationsforsinkelser, der isolerer dem fra realtidsinteraktion med jordstøtte, hvilket kan være særligt kritisk i tilfælde af nødsituationer. Disse faktorer udgør betydelige risici for optimal kognitiv/adfærdsmæssig funktion og ydeevne, på tværs af individer og teams, og sådanne udfordringer vil kun stige i kritik, når menneskelig efterforskning bevæger sig ud over Jordens bane til mål som månen og Mars.

   For at hjælpe med at afbøde disse risici vil Massachusetts General Hospital sammen med samarbejdspartnere ved Massachusetts Institute of Technology undersøge et nyt, personaliseret og skalerbar, lukket loop-platformteknologi til indbygget adfærdshundhedsstyring, der tilpasser et individs lokale arbejdsmiljø for at optimere ydeevnen, baseret på biosensor-feedback.

   Modforanstaltninger (CMS) for at opretholde/forbedre ydeevnen, hvor forudsætningen for dette foreslåede arbejde dynamisk ændrer det enkeltes lokale miljø for at hjælpe med at optimere ydeevnen. Da videoskærme kræver kompleks elektronik, som muligvis ikke fungerer i dybt rum, vil vi undersøge følgende ikke-video-modforanstaltninger (CMS).

   Auditiv stimulering: Akustiske signaler er almindelige i biofeedback -systemer, med bip og klokkeslæt, der ofte bruges til at hjælpe med at udløse opmærksom omdirigering. Andre lydspidser-inklusive naturlige lyde som flydende vand, eller endda musik-kan også inducere præstations-fordelagtige fysiologiske reaktioner, herunder forudsigelige ændringer i ophidselsesrelaterede foranstaltninger såsom hjerterytme og EDA. Det underliggende beat af musik har vist sig at ændre ophidselse med forskellige modulationer, der fremmer afslapning eller øget opmærksomhed. Tidligere arbejde antyder også, at musik kan påvirke kompleks opgaveydelse (f.eks. Kørsel) og kan ændre studerendes læring gennem dens formidlende virkning på ophidselse og årvågenhed.

   Haptisk stimulering: Haptisk feedback-VIA-vibration, berøring eller elektrisk stimuleringskank administreres gennem individuelle eller koordinerede arrays af aktuatorer. Tidligere forskning viser, at kropsplaceringen af ​​en vibrotactil enhed kan bestemme stimuleringseffektivitet, med områder på bagsiden, nakke og håndled/underarm, der præsenterer særligt følsomme steder for tryk og vibrationsbaseret alarmering. Rytme, ruhed, intensitet og frekvens kan også ændres optimerer vibrotactil display -design. Sådanne haptiske signaler har tidligere vist sig at være effektiv til at omdirigere opmærksomheden på at fremme brugerengagement under en opgave samt forbedre koordineret motorisk ydeevne (f.eks. Ambulation og postural sving).

   Lysstimulering: Belysning af lysstyrke, intensitet og farve alle påvirkningsinformationsbehandling. Den kronobiologiske indflydelse af blåt lys som døgnpacemaker er for eksempel blevet veletableret. Det er vist, at stigende lyslysstyrke fremmer årvågenhed, og farve kan have stærkt indflydelse på årvågenhed såvel som humør / følelsesmæssig behandling, hvor visse farver (f.eks. Grøn) er nyttig i moduleringen af ​​autonom ophidselse. Hyppigheden af ​​lys flimring kan også påvirke adfærdsmæssig ydeevne, med 40Hz lys flimrende understøtter øget opmærksomhed/ophidselse og 10Hz flimrende understøttende reduceret ophidselse.

   Videnhuller: Ovenstående forudgående fund viser, at modulationer af auditive, haptiske og lette stimuli hver kan producere pålidelige ændringer i neurokognitiv og psykologisk tilstand (f.eks. Vang, opmærksomhed) relateret til ydeevne. Imidlertid er der gjort begrænset arbejde for at etablere en direkte forbindelse mellem miljømæssige forøgelser og ydelsesændringer, og vi er ikke opmærksomme på nogen undersøgelser, der specifikt er målrettet mod operationelt relevant (dvs. kompleks opgave) adfærdsydelse.

   Formål: Formålet med undersøgelsen er at undersøge, om vi pålideligt kan opdage, måle og give feedback til brugerne for at optimere deres kognitive tilstande ved hjælp af bærbare enheder, der måler deres hjerneaktivitet og andre fysiologiske signaler med det mål at forbedre adfærdsopgaven.

   Undersøgelsesendepunkter: Ændring i brugerens ydelsesniveau (forbedringer eller redegør) under udførelse af eksperimentelle opgaver.

   Undersøgelsesstruktur: Disse undersøgelser vil blive udført på MIT-Which er en underentreprise under MGH (= Prime) -prisen fra NASA (Prime PI = DR. Gary Strangman)-af MIT-efterforskerne med design og analyse support fra MGH-efterforskerne. Alle data, der er indsamlet i de-identificeret, kodet form, der kun vil blive overført til Dr. Strangman på MGH (via Secure Transfer.partners.org) For yderligere analyse og for at implementere den krævede datadeling tilbage til NASA. MGH -personale har ikke adgang til kodningstasten.

2. Specifikke mål og målsætninger

Vores overordnede mål er at undersøge, om vi (1) pålideligt måler fysiologiske signaler for at opdage personens kognitive tilstande som opmærksomhed, træthed, kognitiv belastning og stress, og (2) giver brugeren feedback til at hjælpe med at forbedre adfærdstilstande, spørgeskemaer og/eller brugernes samlede ydelse.

Vi vil kvantificere ydelsesændringer forbundet med enkle sensoriske manipulationer i både kognitive opgaver og opgaver, der er relevante for rumfartsoperationer. Opgaver vil omfatte et batteri af kognitive tests såvel som opgaver, der er operationelt relevante for NASA. Miljømanipulationer vil forsøge at bevare optimal opmærksomhed, engagement, kognitiv belastning og årvågenhed, som vurderet af psykofysiologiske underskrifter.

AIM 1: Vurder adfærdsændringer forbundet med auditive-baserede manipulationer. AIM 2: Vurder adfærdsændringer forbundet med haptisk-baserede manipulationer. AIM 3: Vurder adfærdsændringer forbundet med lysbaserede manipulationer.

Hypoteser: For hvert mål antager vi, at vores P-POP-systems personlige miljømodulationer (f.eks. Lyd, haptik, lys) vil generere betydelige forbedringer i individers kognitive og operationelle ydelse.